Якщо ви коли-небудь змішували оцет (який містить оцтову кислоту) та бікарбонат натрію, який є основою, ви вже бачили реакцію кислотно-основної або нейтралізації. Так само, як оцет і харчова сода, коли сірчана кислота змішується з основою, вони нейтралізують одне одного. Цей вид реакції називається реакцією нейтралізації.
Характеристика
Хіміки визначають кислоти та основи трьома різними способами, але найбільш корисним щоденним визначенням описує кислоту як речовину, яка хоче віддавати іони водню, тоді як основа хоче відбирати їх. Сильні кислоти краще віддають свої іони водню, а сірчана кислота, безумовно, є сильною кислотою, тому коли вона входить води, вона майже повністю депротонована - практично всі молекули сірчаної кислоти відмовились від обох водню іони. Ці віддані іони водню приймаються молекулами води, які стають іонами гідронію. Формула іона гідронію - H3O +.
Реакція
Коли до сірчаної кислоти додають основу або лужний розчин, кислота і основа взаємодіють, нейтралізуючи один одного. Основний вид забирав іони водню від молекул води, тому він має високу концентрацію іонів гідроксиду. Іони гідроксиду та гідронію реагують, утворюючи молекули води, залишаючи сіль (продукт кислотно-лужної реакції). Оскільки сірчана кислота є сильною кислотою, може статися одна з двох речей. Якщо основа є сильною основою, такою як гідроксид калію, отримана сіль (наприклад, сульфат калію) буде нейтральною, іншими словами, ні кислотою, ні основою. Якщо основа є слабкою основою, такою як аміак, одержувана сіль буде кислою сіллю, яка діє як слабка кислота (наприклад, сульфат амонію). Важливо зазначити, що оскільки він має два іони водню, які він може віддавати, одна молекула сірчаної кислоти може нейтралізувати дві молекули основи, як гідроксид натрію.
Сірчана кислота та харчова сода
Оскільки харчова сода часто використовується для нейтралізації розливу кислоти акумулятора на автомобілях або розливу кислоти в лабораторіях, реакція сірчаної кислоти з харчовою содою є типовим прикладом, який має невеликі повороти. Коли бікарбонат з харчової соди контактує з розчином сірчаної кислоти, він приймає іони водню, щоб стати вугільною кислотою. Вугільна кислота може розкладатися, отримуючи воду та вуглекислий газ; однак, коли сірчана кислота та харчова сода реагують, концентрація вугільної кислоти швидко накопичується, сприяючи утворенню вуглекислого газу. По мірі виходу цього вуглекислого газу з розчину утворюється бурхлива маса бульбашок. Ця реакція є простою ілюстрацією принципу Ле Шательє - коли зміни концентрації порушують динамічну рівновагу, система реагує таким чином, що прагне відновити рівновагу.
Інші приклади
Реакція між сірчаною кислотою та карбонатом кальцію в чомусь подібна до реакції з харчовою содою - вуглекислий газ виходить з бульбашок, а сіль, яка залишається, - кальцій сульфат. Реагуючи сірчана кислота з сильною основою гідроксидом натрію, утворюється сульфат натрію, тоді як сірчана кислота з оксидом міді утворює синю сполуку мідного (ІІ) сульфату. Сірчана кислота є такою сильною кислотою, що насправді може бути використана для наклеювання іону водню на азотну кислоту, утворюючи іон нітронію. Ця реакція використовується у виробництві однієї з найвідоміших у світі вибухових речовин - 2,4,6-тринітротолуолу або тротилу.
